Inhalt
- Zellmetabolismus
- Was ist der Zellstoffwechsel?
- Enzyme: Die Grundlagen
- Zellatmung bei Eukaryoten
- Stoffwechsel in Pflanzen: Photosynthese
- Stoffwechsel in Prokaryoten
- Milchsäuregärung
- Wie ist der Zellstoffwechsel bei verschiedenen Arten von Prokaryoten?
- Anabolika vs. Katabolika
Zellen benötigen Energie für Bewegung, Teilung, Multiplikation und andere Prozesse. Sie verbringen einen großen Teil ihres Lebens damit, diese Energie durch den Stoffwechsel zu gewinnen und zu nutzen.
Prokaryontische und eukaryontische Zellen hängen von verschiedenen Stoffwechselwegen ab, um zu überleben.
Zellmetabolismus
Zellstoffwechsel ist die Reihe von Prozessen, die in lebenden Organismen stattfinden, um diese Organismen zu erhalten.
In der Zellbiologie und der Molekularbiologie bezieht sich der Metabolismus auf die biochemischen Reaktionen, die in Organismen stattfinden, um Energie zu produzieren. Die umgangssprachliche oder ernährungsbezogene Verwendung des Stoffwechsels bezieht sich auf die Chemische Prozesse Das passiert in deinem Körper, wenn du Nahrung in Energie umwandelst.
Obwohl die Begriffe Ähnlichkeiten aufweisen, gibt es auch Unterschiede. Der Stoffwechsel ist für Zellen wichtig, da die Prozesse die Organismen am Leben erhalten und sie wachsen, sich vermehren oder sich teilen lassen.
Was ist der Zellstoffwechsel?
Es gibt tatsächlich mehrere Stoffwechselprozesse. Zellatmung ist eine Art Stoffwechselweg, der Glucose zu Adenosintriphosphat (ATP) abbaut.
Die Hauptschritte der Zellatmung bei Eukaryoten sind:
Die Hauptreaktanten sind Glucose und Sauerstoff, während die Hauptprodukte Kohlendioxid, Wasser und ATP sind. Die Photosynthese in Zellen ist ein weiterer Stoffwechselweg, über den Organismen Zucker herstellen.
Pflanzen, Algen und Cyanobakterien nutzen die Photosynthese. Die Hauptschritte sind die lichtabhängigen Reaktionen und der Calvin-Zyklus oder lichtunabhängige Reaktionen. Die Hauptreaktanten sind Lichtenergie, Kohlendioxid und Wasser, während die Hauptprodukte Glucose und Sauerstoff sind.
Der Stoffwechsel in Prokaryoten kann variieren. Die Grundtypen von Stoffwechselwegen umfassen heterotrophe, autotrophe, phototrophe und chemotrophe Reaktionen. Die Art des Stoffwechsels, den ein Prokaryot hat, kann beeinflussen, wo er lebt und wie er mit der Umwelt interagiert.
Ihre Stoffwechselwege spielen auch eine Rolle für die Ökologie, die menschliche Gesundheit und Krankheiten. Beispielsweise gibt es Prokaryoten, die keinen Sauerstoff vertragen, wie z C. botulinum. Diese Bakterien können Botulismus verursachen, da sie in Gebieten ohne Sauerstoff gut wachsen.
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Enzyme: Die Grundlagen
Enzyme sind Substanzen, die als Katalysatoren chemische Reaktionen zu beschleunigen oder hervorzurufen. Die meisten biochemischen Reaktionen in lebenden Organismen beruhen auf Enzymen. Sie sind wichtig für den Zellstoffwechsel, da sie viele Prozesse beeinflussen und zu deren Initiierung beitragen können.
Glukose und Lichtenergie sind die häufigsten Brennstoffquellen für den Zellstoffwechsel. Stoffwechselwege würden jedoch ohne Enzyme nicht funktionieren. Die meisten Enzyme in Zellen sind Proteine und senken die Aktivierungsenergie, damit chemische Prozesse beginnen.
Da die meisten Reaktionen in einer Zelle bei Raumtemperatur ablaufen, sind sie ohne Enzyme zu langsam. Zum Beispiel während der Glykolyse in der Zellatmung das Enzym Pyruvatkinase spielt eine wichtige Rolle bei der Übertragung einer Phosphatgruppe.
Zellatmung bei Eukaryoten
Zellatmung bei Eukaryoten kommt es vor allem in den Mitochondrien vor. Eukaryontische Zellen sind auf die Zellatmung angewiesen, um zu überleben.
Während Glykolysebaut die Zelle Glucose im Zytoplasma mit oder ohne Sauerstoff ab. Es spaltet das Zuckermolekül mit sechs Kohlenstoffatomen in Pyruvatmoleküle mit zwei und drei Kohlenstoffatomen auf. Darüber hinaus bildet die Glykolyse ATP und wandelt NAD + in NADH um. Während Pyruvatoxidationgelangen die Pyruvate in die mitochondriale Matrix und werden Coenzym A oder Acetyl-CoA. Dadurch wird Kohlendioxid freigesetzt und es entsteht mehr NADH.
Während der Zitronensäure oder Krebs-Zyklusverbindet sich Acetyl-CoA mit Oxalacetat zu machen Zitrat. Dann durchläuft Citrat Reaktionen, um Kohlendioxid und NADH zu bilden. Der Zyklus macht auch FADH2 und ATP.
Während oxidative Phosphorylierung, das Elektronentransportkette spielt eine entscheidende Rolle. NADH und FADH2 geben Elektronen an die Elektronentransportkette ab und werden zu NAD + und FAD. Die Elektronen bewegen sich entlang dieser Kette und bilden ATP. Dieser Prozess produziert auch Wasser. Der Großteil der ATP-Produktion während der Zellatmung befindet sich in diesem letzten Schritt.
Stoffwechsel in Pflanzen: Photosynthese
Die Photosynthese findet in Pflanzenzellen, einigen Algen und bestimmten Bakterien statt, die als Cyanobakterien bezeichnet werden. Dieser Stoffwechsel findet dank Chlorophyll in Chloroplasten statt und produziert neben Sauerstoff auch Zucker. Das lichtabhängige Reaktionensowie der Calvin-Zyklus oder lichtunabhängige Reaktionen sind die Hauptbestandteile der Photosynthese. Es ist wichtig für die allgemeine Gesundheit des Planeten, da Lebewesen von den Sauerstoffpflanzen abhängig sind.
Während der lichtabhängige Reaktionen in dem Thylakoidmembran des Chloroplasten, Chlorophyll Pigmente absorbieren Lichtenergie. Sie machen ATP, NADPH und Wasser. Während der Calvin-Zyklus oder lichtunabhängige Reaktionen in dem StromaATP und NADPH helfen dabei, Glycerinaldehyd-3-phosphat oder G3P herzustellen, das schließlich zu Glucose wird.
Wie die Zellatmung hängt auch die Photosynthese davon ab Redox Reaktionen, an denen Elektronentransfers und die Elektronentransportkette beteiligt sind.
Es gibt verschiedene Arten von Chlorophyll, und die häufigsten Arten sind Chlorophyll a, Chlorophyll b und Chlorophyll c. Die meisten Pflanzen haben Chlorophyll a, das blaue und rote Lichtwellenlängen absorbiert. Einige Pflanzen und Grünalgen verwenden Chlorophyll b. Sie finden Chlorophyll c in Dinoflagellaten.
Stoffwechsel in Prokaryoten
Im Gegensatz zu Menschen oder Tieren haben Prokaryoten einen unterschiedlichen Sauerstoffbedarf. Einige Prokaryoten können ohne sie existieren, während andere davon abhängen. Dies bedeutet, dass sie haben können Aerobic (Sauerstoff benötigen) oder anaerob (Sauerstoff nicht erforderlich) Stoffwechsel.
Darüber hinaus können einige Prokaryoten je nach den Umständen oder der Umgebung zwischen den beiden Stoffwechseltypen wechseln.
Prokaryoten, deren Stoffwechsel von Sauerstoff abhängt, sind obligate aerobes. Auf der anderen Seite sind Prokaryoten, die im Sauerstoff nicht existieren können und ihn nicht brauchen, obligate Anaerobier. Prokaryoten, die je nach Vorhandensein von Sauerstoff zwischen aerobem und anaerobem Stoffwechsel wechseln können, sind fakultative Anaerobier.
Milchsäuregärung
Die Milchsäurefermentation ist eine Art anaerobe Reaktion, die Energie für Bakterien erzeugt. Ihre Muskelzellen haben auch Milchsäuregärung. Während dieses Prozesses produzieren die Zellen ATP ohne Sauerstoff durch Glykolyse. Der Prozess verwandelt sich in Pyruvat Milchsäure und macht NAD + und ATP.
In der Industrie gibt es viele Anwendungen für dieses Verfahren, wie zum Beispiel die Herstellung von Joghurt und Ethanol. Zum Beispiel die Bakterien Lactobacillus bulgaricus Hilfe produzieren Joghurt. Die Bakterien fermentieren Laktose, den Zucker in der Milch, um Milchsäure herzustellen. Dies macht das Milchgerinnsel und verwandelt es in Joghurt.
Wie ist der Zellstoffwechsel bei verschiedenen Arten von Prokaryoten?
Sie können Prokaryoten anhand ihres Stoffwechsels in verschiedene Gruppen einteilen. Die Haupttypen sind heterotrophe, autotrophe, phototrophe und chemotrophe. Alle Prokaryoten benötigen jedoch noch eine Art von Energie oder Kraftstoff Leben.
Heterotrophe Prokaryoten erhalten organische Verbindungen von anderen Organismen, um Kohlenstoff zu erhalten. Autotrophe Prokaryoten verwenden Kohlendioxid als Kohlenstoffquelle. Viele sind in der Lage, Photosynthese zu verwenden, um dies zu erreichen. Phototrophe Prokaryoten beziehen ihre Energie aus Licht.
Chemotrophe Prokaryoten beziehen ihre Energie aus chemischen Verbindungen, die sie abbauen.
Anabolika vs. Katabolika
Sie können Stoffwechselwege in einteilen anabol und katabolisch Kategorien. Anabolisch bedeutet, dass sie Energie benötigen und diese nutzen, um aus kleinen Molekülen große Moleküle aufzubauen. Katabolisch bedeutet, dass sie Energie freisetzen und große Moleküle in kleinere aufspalten. Die Photosynthese ist ein anaboler Prozess, während die Zellatmung ein kataboler Prozess ist.
Eukaryoten und Prokaryoten sind vom Zellstoffwechsel abhängig, um zu leben und zu gedeihen. Obwohl ihre Prozesse unterschiedlich sind, nutzen oder erzeugen sie beide Energie. Zellatmung und Photosynthese sind die häufigsten Signalwege in Zellen. Einige Prokaryoten haben jedoch unterschiedliche Stoffwechselwege, die einzigartig sind.
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